广东省阳江市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题（含答案解析）

2023-2024学年度第一学期高二期末测试物理试题本试卷共6页，15小题，满分100分，考试用时75分钟。注意事项：1．答卷前，考生务必用黑色字迹钢笔或签字笔将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上。用2B铅笔将试卷相应类型填涂在答题卡相应位置上。将条形码横贴在答题卡右上角“条形码粘贴处”。2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。3．非选择题必须用黑色字迹钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液，不按以上要求作答的答案无效。4．作答选考题时，请先用2B铅笔填涂选做题的题号对应的信息点，再作答。漏涂、错涂、多涂的，答案无效。5．考生必须保持答题卡的整洁，考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.如图所示，轻质细线AB间的O点有一个重力为G的静止溜溜球，已知，不计摩擦。则此时溜溜球所受的细线弹力合力大小是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】由题知，溜溜球静止于O点，则处于平衡状态，如图所示，细线OA、OB弹力的合力大小与重力大小相等，方向相反。故细线弹力合力大小等于G。故选A。2.图甲为使用风簸的情景。风簸是清谷的农用工具，主要用于筛选精谷粒和瘪谷粒。图乙为其工作原理示意图：匀速摇动扇叶（图中未画出），在AB和CD间形成持续稳定的风力场，风速水平向左，开启斗仓下方的狭缝S1，轻重显著不同的谷粒由狭缝进入风力场，在风力和重力作用下经由具有一定宽度的出谷口S₂或S3离开风力场后被收集。现考查同时进入风力场的精谷粒a和瘪谷粒b这两粒谷子，设它们所受风力相同，忽略初速度和空气阻力的影响，那么（）A.a比b先到达出谷口B.到达出谷口时a的速度较大，b的速度较小C.a经由S₃离开风力场，b经由S₂离开风力场D.离开出谷口时，a的机械能增量较小，b的机械能增量较大【答案】D【解析】【详解】A．由竖直方向运动学关系式可得因竖直方向高度相同，谷粒在风力场中运动的时间相同，与质量无关。A错误；B．设精谷粒a质量为ma，瘪谷粒b质量为mb，风力为F，则谷粒水平方向加速度为由题知，则谷粒a、b在风力场运动下落时间相同，设为t，则到达出谷口速度代入得到达出谷口时b的速度较大，a的速度较小，B错误；C．因竖直方向高度相同，在风力场中运动的时间相同，由牛顿第二定律可知质量大的精谷粒a水平加速度较小，则相同时间内的水平位移较小，即质量大的精谷粒a会从S2离开风力场，质量小的瘪谷粒b会从S3离开风力场。C错误；D．精谷粒a会从S2离开风力场，水平方向风力做功少，机械能增量较小，瘪谷粒b会从S3离开风力场，水平方向风力做功多，机械能增量较大。D正确；故选D。3.如图所示，水平地面上放一质量为M的落地电风扇，一质量为m的小球固定在叶片的边缘，启动电风扇小球随叶片在竖直平面内做半径为r的圆周运动。已知小球运动到最高点时速度大小为v，重力加速度大小为g，则小球在最高点时地面受到的压力大小为（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】根据牛顿第二定律，小球解得根据牛顿第三定律小球在最高点时对风扇的压力对电风扇解得地面对电风扇的支持力根据牛顿第三定律小球在最高点时地面受到的压力大小为，故选C。4.2023年10月24日4时3分，我国在西昌卫星发射中心成功将遥感三十九号卫星送入太空。遥感三十九号卫星能够实现全球无死角观测，意义重大。遥感三十九号卫星、地球同步卫星绕地球飞行的轨道如图所示。已知地球半径为R，自转周期为T0，遥感三十九号卫星轨道高度为h，地球同步卫星轨道的高度为h0，引力常量为G。下列说法正确的是（）A.遥感三十九号卫星与同步卫星绕地球运行的向心加速度之比为B.遥感三十九号卫星绕地球运行的周期为C.遥感三十九号卫星的运行速度大于7.9km/sD.地球的平均密度可表示为【答案】A【解析】【详解】A．根据万有引力提供向心力所以故A正确；B．设遥感三十九号卫星绕地球运行的周期为T，根据开普勒第三定律可得所以故B错误；C．所有地球卫星的运行速度都小于7.9km/s，故C错误；D．对同步卫星有所以地球密度为故D错误。故选A。5.如图所示，固定光滑斜面倾角，其底端与竖直面内半径为R的固定光滑圆弧轨道相切，位置D为圆弧轨道的最低点。质量为2m的小球A和质量为m的小环B（均可视为质点）用的轻杆通过轻质铰链相连。B套在光滑的固定竖直长杆上，杆和圆轨道在同一竖直平面内，杆过轨道圆心O，初始轻杆与斜面垂直。在斜面上由静止释放A，假设在运动过程中两杆不会碰撞，小球能滑过D点且通过轨道连接处时无能量损失（速度大小不变），重力加速度为g，从小球A由静止释放到运动至最低点的过程中，下列判断正确的是（）A.A和B组成的系统的机械能不守恒B.刚释放时小球A的加速度大小为C.小环B速度最大时轻杆弹力为D.小球A运动到最低点时的速度大小为【答案】B【解析】【详解】A．在小球A下落到最低点的过程中，A和B组成的系统只有重力做功，故A和B组成的系统机械能守恒，故A错误；B．刚释放时小球A时，杆对小球的弹力沿着杆，与运动方向垂直，由牛顿第二定律可知解得故B正确；C．小环B速度最大时，小环B在竖直方向上的合力为零，轻杆的弹力竖直分量为mg，而只有A到达最低点，B速度为零时，轻杆的水平分量才为零，故小环B速度最大时，轻杆弹力大于mg，故C错误；D．几何关系如图所示设A初始时刻距离最低点的竖直高度为h1，由几何关系可知解得设小环B初始时刻距离D点的竖直高度为h2，由几何关系可知由系统机械能守恒可知其中，，解得故D错误。故选B。6.如图所示，一块均匀的长方体金属导体，上下厚度为，当给导体的上下表面加上电压时，流过导体的电流为，当给导体的前后表面加上电压时，流过导体的电流为，当给导体的左右表面加上电压时，流过导体的电流为，下列说法正确的是（）A.AC的长度为4L B.AD的长度为6LC.导体的体积为 D.导体的电阻率为【答案】D【解析】【详解】AB．设AC的长度为x、AD的长度为y，设导体的电阻率为，根据电阻定律以及欧姆定律，联立可得则有，，解得，故AB错误；C．导体的体积为故C错误；D．由，，解得故D正确。故选D。7.某同学设计的水量计原理如图（a）所示：电源（E＝3V，r＝0.5Ω）；电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）；定值电阻（）；滑动变阻器R（用长3m、横截面积且涂有绝缘漆的金属丝紧密缠绕在圆柱形瓷筒上，使用前刮掉与滑片P接触部分的绝缘漆），图（b）所示为备选金属丝及其参数。两根相同弹簧的形变始终在弹性限度内，容器中无水时，滑片P在上端a。下列分析正确的是（）三种材料在20℃时的电阻率材料铜铝镍铬合金图（b）A.金属丝可选铜丝B.V表的示数范围约为0～2.7VC.V表的示数U与水的质量m成正比D.若将V表刻度盘转换为水的质量刻度盘，则刻度是不均匀的【答案】C【解析】【详解】A．根据电阻定律，铜丝的电阻为可知铜丝的电阻过小，电压表示数变化不明显，金属丝不可选用铜丝，故A错误；B．由A分析可知，金属丝应选用镍铬合金，镍铬合金的电阻为V表的示数最大值为故V表示数范围约为0～2.5V，故B错误；CD．设容器中加水后，每根弹簧的下降的距离为，根据平衡条件可得V表的示数为则故V表的示数U与水的质量m成正比，若将V表刻度盘转换为水的质量刻度盘，则刻度是均匀的，故C正确，D错误。故选C。8.边长为2L的正三角形ABC的三个顶点处，分别有垂直于三角形平面的无限长直导线，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，a、b、c三点分别是正三角形三边的中点，O点为三角形的中心。通电长直导线产生的磁场在其周围某点的磁感应强度大小，其中k为大于零的常数，I为导线中的电流，r表示该点到导线的距离。则以下关于a、b、c、O四点的磁感应强度的说法中正确的是（）A.b点的磁感应强度方向沿BC方向指向CB.O点的磁感应强度方向平行于BC由O点指向AC边C.O点的磁感应强度方向平行于BC由O点指向AB边D.a、c两点的磁感应强度大小均为【答案】ABD【解析】【详解】A．根据右手螺旋定则及通电长直导线在其周围某点产生的磁感应强度大小可知，B、C处通电长直导线在b点的合磁感应强度是零，因此A处通电长直导线在b点的磁感应强度方向沿BC方向指向C，A项正确；BC．同理，可以判定O点的磁感应强度方向平行于BC由O点指向AC边，B项正确，C项错误；D．正三角形的边长为2L，结合矢量的叠加可知，a、c两点的磁感应强度大小分别为则a、c两点的磁感应强度大小均为，D项正确。故选ABD。9.如图所示，一带负电粒子（不计重力）质量为、电荷量大小为，以初速度沿两板中央水平方向射人水平放置、距离为、电势差为的一对平行金属板间，经过一段时间从两板间飞出，在此过程中，已知粒子动量变化量的大小为，下列说法正确的是（）A.粒子在两板间运动的加速度大小为 B.粒子从两板间离开时的速度大小为C.金属板的长度为 D.入射点与出射点间的电势差为【答案】ACD【解析】【详解】A．根据牛顿第二定律可知，粒子在两板间运动的加速度大小为故A正确；BC．粒子在水平方向做匀速直线运动，水平方向的动量变化为0；粒子在沿电场方向做初速度为0的匀加速直线运动，根据题意有可得粒子从两板间离开时沿电场方向的分速度大小为则粒子在两板间的运动时间为金属板的长度为故B错误，C正确；D．设入射点与出射点间电势差为，根据动能定理可得其中，联立解得故D正确。故选ACD。10.某玩具公司设计了一种有趣的玩具，在一个均匀带正电球体中沿直径开一个光滑水平管道AB，将一个带负电的小球P（视为质点）从入口的A点由静止释放，小球P将穿过管道到达另一端的点。已知均匀带电的球壳对球内带电质点的作用力为0。下列分析判断正确的是（）A.小球P在管道中做简谐运动B.球心处的电场强度大小为零，电势最低C.小球P从入口的A点运动到点的过程中，电势能先减小后增大D.点的电场强度最大，电势最高【答案】AC【解析】【详解】A．设点到点距离为，带电球的电荷密度为，则根据库仑定律可得小球P在管道中做简谐运动，A项正确；BD．根据电场强度的定义可得电场强度球心处的电场强度为零，但电势最高，点的电场强度最大，电势最低，所以选项B、D错误；C．小球P从入口的点运动到点的过程中，电场力先做正功，后做负功，电势能先减小后增大，选项C正确。故选AC。二、非选择题（本题共5小题，共54分。考生根据要求作答。）11.某同学用图（a）所示的装置测量木块与长木板间的动摩擦因数。长木板水平固定，木块通过水平轻绳绕过轻质光滑定滑轮连接重物。（1）实验时________（选填“①”或“②”），得到加速阶段的部分纸带如图（b）所示，A、B、C、D、E为打下的相邻的计数点，相邻计数点之间还有4个计时点未画出。①先接通打点计时器电源，再由静止释放重物②先由静止释放重物，再接通打点计时器电源（2）测量得，，木块质量为M=0.5kg，重物质量为m=0.2kg。已知打点计时器的频率为50Hz，重力加速度，忽略纸带与打点计时器限位孔之间的阻力。则打下B点时木块的速度________m/s，木块与长木板间的动摩擦因数约为μ=________。（所有计算结果均保留2位有效数字）【答案】①.①②.0.27③.0.26【解析】【详解】（1）[1]使用打点计时器时应先接通电源，后释放纸带，故选①。（2）[2]由于相邻计数点之间还有4个计时点未画出，所以相邻计数点之间的时间间隔为B点的速度为[3]D点的速度为加速度为根据牛顿第二定律，有解得12.某同学用图（a）所示电路完成“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验。所需器材：小灯泡L（额定电压3V，额定功率约0.6W）；电源E（电动势6V，内阻很小可忽略不计）；电压表V（量程3V，阻值很大）；电流表A（量程0.25A，内阻约0.4Ω）；滑动变阻器R（总阻值约10Ω）；保护电阻（阻值待定）；开关S；导线若干。（1）请依照图（a）所示电路，在图（b）中补全实物连线__________。（2）实验步骤：①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，使滑片停留在最________（选填“左”或“右”）端；②闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压；③记录如下8组U和I的数据后断开开关，根据实验数据在图（c）所示方格纸上描绘完整的表格数据并作出小灯泡的伏安特性曲线。编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1750.2000.2150.220小灯泡发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光（3）若实验室中没有量程为0.25A的电流表，可用一只量程为50mA，阻值为2Ω的毫安表并联电阻值为________Ω的定值电阻改装而成。（4）灯泡正常发光时的电阻与灯泡不亮时的电阻的比值为________（计算结果保留2位有效数字）。（5）为了能顺利完成实验，且较大程度起到保护作用，保护电阻的阻值应为________Ω（选填“20”、“10”、“5”或“2”）。【答案】①.②.左③.0.5④.1.4⑤.5【解析】【详解】（1）[1]根据电路图，连接实物图为（2）[2]闭合开关前，应使电压表和电流表的电压和电流最小，所以应使滑片停留在最左端。（3）[3]设毫安表的量程为，电阻为，根据电流表的改装原理，有解得（4）[4]小灯泡不亮时，电阻为小灯泡正常发光时，电阻为（5）[5]为较大程度地保护电路，则应串联一个保护电阻，使得滑动变阻器的滑片划到最右端时，小灯泡能正常发光，从表格中可知，小灯泡正常发光时电压为3V，电流为0.22A，根据欧姆定律，有解得考虑到实际操作，选择保护电阻即可。13.某水上乐园有一个位于竖直平面的轨道，如图所示，其由四分之一圆弧AB和抛物线BC组成，圆弧半径OA水平，B点为抛物线顶点。质量均为m的小孩甲、乙分别独自从A点静止下滑，甲下滑后恰静止在B点，而乙滑至B点后继续运动且在BC段运动时与轨道恰无相互作用力。已知圆弧AB半径为R，B点到水面的高度为2R，BC点的水平距离为R，重力加速度为g，不计空气阻力。求：（1）小孩甲从A点下滑至B点过程克服轨道阻力所做的功；（2）小孩乙滑至B点时的速度大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）依题意，根据动能定理，可得小孩甲从A点下滑至B点过程中可得小孩甲克服轨道阻力所做的功为（2）小孩乙滑至B点后继续运动且在抛物线BC段运动时与轨道恰无相互作用力，说明小孩乙下落到B点时的速度使得小孩做平抛运动的轨迹与轨道BC重合，则有联立求得小孩乙滑至B点时的速度大小14.如图所示，将一质量为0.2kg可视为质点的小球从离水平地面3.2m高的P点水平向右击出，测得第一次落点A与P点的水平距离为2.4m。小球落地后反弹，反弹后离地的最大高度为1.8m，第一次落点A与第二次落点B之间的距离为2.4m。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求：（1）小球